เปิดสูตรพลาสติกจากแป้งมันย่อยสลายได้ต้นทุนต่ำ

มจธ.เปิดงานสูตรผลิตพลาสติกจากแป้งมัน เพื่อบรรจุภัณฑ์เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ต้นทุนต่ำ พร้อมดันสู่ตลาดโลก ด้วยวิธีใหม่เปลี่ยนมันสำปะหลังเทอร์โมพลาสติกสตาร์ช ผสมพอลิเมอร์ย่อยสลายได้ เข้ากระบวนการอุตสาหกรรมได้ ต้นทุนต่ำกว่านำเข้า

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ได้เปิดเผยงานวิจัยและพัฒนาบรรจุภัณฑ์ย่อยสลายทางชีวภาพจากแป้งเทอร์โมพลาสติกขึ้นรูปด้วยเทคนิคเทอร์โมฟอร์มมิ่ง โดยใช้แป้งมันสำปะหลัง ผลงานของ ผศ. ดร.เยี่ยมพล นัครามนตรี อาจารย์ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มจธ. และทีม มี บริษัท ไทยโปรเกรส แพคเกจจิ้ง จำกัด เป็นผู้ร่วมวิจัย

ผศ. ดร.เยี่ยมพล กล่าวว่า การทำบรรจุภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ ทั้งในและต่างประเทศ ยังแข่งขันกันด้วยราคา คุณสมบัติ และการใช้งาน ด้วยข้อแตกต่างเรืองวัตถุดิบ อัตราส่วนที่ใช้ กระบวนการผลิต การขึ้นรูป เช่น จะทำถุงหรือบรรจุภัณฑ์ที่ย่อยสลายทางชีวภาพ ทำได้หลายรูปแบบ แต่รับน้ำหนักหรือรับแรงกระแทกต่างกัน ถ้าจะเน้นการดูดความชื้น ก็ขึ้นอยู่กับไปใช้งานอะไร ได้มาตรฐานหรือไม่

งานวิจัยบรรจุภัณฑ์ย่อยสลายทางชีวภาพจากแป้งเทอร์โมพลาสติกที่ขึ้นรูปด้วยเทคนิคเทอร์โมฟอร์มมิ่ง เป็นการผลิตเม็ดพลาสติกย่อยสลายได้ ทีมวิจัยตั้งต้นกระบวนการใหม่ ใช้แป้งมันสำปะหลังเป็นวัตถุดิบเริ่มต้น เปลี่ยนรูปแบบด้วยการผสมวัตถุดิบธรรมชาติอื่น ๆ เข้าไปเสริม เพื่อแก้จุดบกพร่องของแป้งมันและแก้จุดบกพร่อง (Pain point) ที่พลาสติกชีวภาพไม่ได้รับความนิยม ส่วนประกอบที่มาผสมล้วนเป็น Food Grade (ใช้บรรจุอาหารได้) จากธรรมชาติ 100% ผ่านการทดสอบ เปรียบเทียบการใช้งานกับบรรจุภัณฑ์ทั่วไป ใช้เวลาศึกษาวิจัย 3 ปี จนมีศักยภาพที่จะผลิตในเชิงพาณิชย์ได้ (TRL9) ปัจจุบันอยู่ระหว่างการจดอนุสิทธิบัตร

ขั้นตอนการวิจัย เริ่มจากเปลี่ยนแป้งมันสำปะหลังผง ให้เป็นแป้งมันสำปะหลังเทอร์โมพลาสติกสตาร์ช (Thermoplastic starch, TPS) มีสมบัติรีไซเคิลได้ นำไปขึ้นรูป โดยกระบวนการความร้อน มีสมบัติเชิงกลที่เหมาะกับการใช้งานในลักษณะต่าง ๆ ด้วยการผสมกับพอลิเมอร์ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เช่น เปลือกหอย กากกาแฟ เส้นใยธรรมชาติ และ ขี้เลื่อย เพื่อเสริมสมบัติการรับแรงให้สูงขึ้น

แป้งมันสำปะหลังเทอร์โมพลาสติกสตาร์ชมีองค์ประกอบหลักเป็นแป้งมาจากพืช การขึ้นรูปด้วยความร้อนทำให้ไหม้ เสื่อมสภาพก่อนหลอม การเติมพอลิเมอร์ผสมในสัดส่วนที่เหมาะสม จะส่งผลต่อสมบัติเชิงกล การดูดความชื้น การแตกสลายทางชีวภาพของวัสดุ การควบคุมปริมาณ TPS การควบคุมสภาวะการเตรียมวัสดุในห้องปฏิบัติการและระดับอุตสาหกรรม ที่มีกระบวนการและเทคนิคเฉพาะทาง ที่ควบคุมคุณภาพของผลิตภัณฑ์ทั้งเม็ดพลาสติกและบรรจุภัณฑ์ได้ รวมทั้งการศึกษาสมบัติทางกายภาพ จนได้เป็นผลิตภัณฑ์ทั้งแบบเม็ดพลาสติกชีวภาพที่นำไปผลิตแผ่น Sheet ของวัสดุเพื่อการขึ้นรูปในระดับอุตสาหกรรมได้ด้วยเทคนิคหรือกระบวนการขึ้นรูปแบบ Thermoforming  หรือกระบวนการอื่น ๆ เช่นเดียวกับเม็ดพลาสติกทั่วไป ขึ้นอยู่กับชนิดของผลิตภัณฑ์ที่นำไปใช้

เทอร์โมพลาสติกสตาร์ชคอมโพสิต (Thermoplastic starch composites) เป็นเม็ดพลาสติกชีวภาพที่ย่อยสลาย เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ใช้ทำบรรจุภัณฑ์ต่าง ๆ ขึ้นรูปได้ในระดับอุตสาหกรรม เก็บได้นาน เช่น ถาด กล่อง ช้อน ซ้อม ถุง หรือผลิตภัณฑ์พลาสติกอื่น ๆ เป็นต้น

“คำถามที่ว่าทำไมวัสดุที่ย่อยสลายได้ถึงไม่มีการใช้งานมากกว่านี้ ก็เพราะ การขึ้นรูปในระดับอุตสาหกรรมทำได้ยาก อ่อนไหวต่อความชื้นสูง วัสดุที่ได้ไม่แข็งแรง ต้นทุนสูง หากจะให้แข่งขันได้ ก็ต้องคำนึงราคาเราจึงเริ่มต้นศึกษาวิจัย ทำให้ต้นทุนเม็ดพลาสติกชีวภาพลดลงจากนำเข้า กก.ละ 150 บาท การใช้วัตถุดิบในประเทศ จะมีโอกาสทางการตลาด กระตุ้นการใช้งานมากขึ้น การเลือกใช้แป้งมันเพราะในประเทศไทยปลูกกันมาก เป็นวัตถุดิบจากธรรมชาติ เปลี่ยนเป็นพลาสติกรีไซเคิลได้ ย่อยสลายได้ แต่มีข้อเสียของแป้งมัน ที่แข็ง เปราะ ละลายน้ำได้เร็ว